TWI404774B - 用於滾動印刷製程之油墨組成物以及使用該油墨組成物於基板上製作圖案之方法 - Google Patents
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Description
本發明涉及一種用於滾動印刷製程之油墨組成物以及使用該油墨組成物於基板上製作圖案之方法。
在傳統液晶顯示(liquid crystal display,LCD)面板中，薄膜圖案係藉由微影蝕刻製程和蝕刻製程所形成。然而，微影蝕刻製程包括複數個製程如曝光製程、顯影製程、清潔製程以及測試程序，從而增加了LCD的製造成本。因此，利用反向防染印刷方法以圖案化薄膜的方法近來已用來替代微影蝕刻製程。
依據本發明的一個特點，用於滾動印刷製程之油墨組成物包括聚合物或低聚物、依據一化學式的一松香酯為基之增黏劑、以及溶劑，其中該化學式為
而R1、R2、R3、R4和R5中的每一個都選自氫、烷基、芳香族基、烷氧基和酯基所構成的群組。
依據本發明的另一特點，於基板上形成圖案之方法包括在一滾輪的一外圍表面上形成一油墨組成物層，其包括聚合物或低聚物、依據一化學式的一松香酯為基之增黏劑以及一溶劑；藉由滾動其上形成有一印刷圖案的一印刷板上的該滾輪而在該滾輪的該外圍表面上形成一初步圖案；以及藉由滾動該滾輪而允許該初步圖案黏附至該基板，該滾輪上該初步圖案係形成在該基板上。
對於本發明額外的優點、目的和特點將在隨後的描述中闡明，以及部分內容將從描述中顯而易見，或者可透過實施本發明而瞭解到。本發明的目的和其他優點將透過特別在描述中所指出的結構和在此的申請專利範圍以及所附圖式說明來實現和獲得。這部分不造成對申請專利範圍的限制。以下將結合實施例討論其他方面和優點。可瞭解的是，前面描述的內容和本發明以下的詳細描述為示例性和解釋性，並為所要申請的專利範圍提供進一步的解釋說明。
現在將參考所附圖式在下文中描述實施例，所附圖式中顯示出實施例。本說明可以具體化為很多不同的形式，並不限於在此所描述的實施例。這些實施例的提供對於本領域的技術人員而言使說明書貫穿完整，並完全闡述了說明書的範圍。在描述中，可省略習知的特點和技術的詳細內容以避免與現有實施例不必要的混淆。在圖式中，圖式中相似的符號說明代表相似的元素。為了便於說明，誇大描繪了形狀，尺寸和區域等。
依據本發明實施例，用於滾動印刷製程的油墨組成物包括基礎聚合物、松香酯為基之增黏劑、載體溶劑、交聯劑以及著色劑。基礎聚合物的示例為甲酚基樹脂、酚基樹脂、丙烯醯基樹脂、環氧基樹脂和酚醛清漆。基礎聚合物以大約4-20wt%的比例混合，較佳大約為10-15wt%。又，低聚物可用以替代基礎聚合物來使用。在本實施例中，增黏劑可具有化學式1的結構。
[化學式1]
在化學式1中，R1係選自氫、烷基、芳香族基、烷氧基和酯基所構成的群組。詳細而言，R1可為甲基。R2係選自氫、烷基、芳香族基、烷氧基和酯基所構成的群組。詳細而言，R2可為甲基。R3係選自氫、烷基、芳香族基、烷氧基和酯基所構成的群組。詳細而言，R3可為甲基。R4係選自氫、烷基、芳香族基、烷氧基和酯基所構成的群組。詳細而言，R4可為甲基。R5係選自氫、烷基、芳香族基、烷氧基和酯基所構成的群組。詳細而言，R5可為替換或未替換的丙基。
增黏劑提高了油墨組成物的黏附特徵。此外，增黏劑迫使基礎聚合物的組合。即是，基礎聚合物的組合係由包括在松香酯為基之增黏劑中的酯基而增強。該增黏劑可以約2-15wt%的比例混合。該增黏劑具有大約300-2000的分子量。
松香酯為基之增黏劑可藉由如下所示之松香和醇的酯反應來形成。在此反應中，硫酸可作為一種催化劑。
在本發明實施例中，增黏劑可為化學式2的丙烷-1,2,3-三元醇松香酯。
[化學式2]
丙烷-1,2,3-三元醇松香酯可由松香和丙烷-1,2,3-三元醇的酯反應而形成。
在本發明實施例中，增黏劑可為化學式3的三甘醇松香酯。
在本實施例中，增黏劑可為化學式4的甲醇松香酯。
在本實施例中，增黏劑可為化學式5的季戊四醇松香酯。
載體溶劑降低油墨組成物的黏度，以幫助油墨組成物均勻塗佈。載體溶劑具有低沸點。因此，載體溶劑很容易揮發。
載體溶劑係以醇為基。載體溶劑的示例為甲醇、乙醇、N-甲基吡咯烷酮、苯甲酸乙酯和三異丙苯。載體溶劑具有低沸點。載體溶劑以約40-70wt%的比例混合，較佳係約60-65wt%。
印刷溶劑改善了油墨組成物的黏附力。印刷溶劑的示例是碳酸丙烯酯。印刷溶劑的沸點係高於載體溶劑的沸點。印刷溶劑以約20-40wt%的比例混合，較佳係約7-8wt%。
透過熱處理過程，交聯劑交聯基礎聚合物。因此，交聯劑提高了油墨組成物所形成的有機薄膜之耦合特性。用於交聯劑之材料的示例可為如三聚氰胺甲醛的三聚氰胺衍生物。交聯劑以約0.5-3wt%的比例混合，較佳係約1-1.5wt%。
著色劑係為油墨組成物所形成的有機薄膜提供上色特徵。因此，有機薄膜的缺陷可輕易以肉眼識別出來。例如，用於著色劑的材料可為染料或顏料。著色劑以約0.1-1.0wt%的比例混合，較佳係約0.3-0.6wt%。
依據本實施例的油墨組成物包括松香酯為基之增黏劑。松香酯為基之增黏劑中包括的酯基形成基礎聚合物中的交聯。因此，可提高依據本實施例之油墨組成物所形成的有機薄膜的耐熱和抗酸特性。因此，依據本實施例，油墨組成物可形成具有改善特點之有機薄膜，並且使用該有機薄膜可形成無缺陷的薄膜圖案。即是，依據本實施例，油墨組成物所形成的有機薄膜對蝕刻溶液或用於形成薄膜圖案的電漿之耐用性得以提高，並可形成精細薄膜圖案。
在以上實施例中，當基板、薄膜、圖案、滾筒或薄層形成在另一基板、薄膜、圖案、滾筒或薄層「上」或「下」時，術語「上」或「下」包括經由另一組成元素「直接」或「間接」形成的所有情況。又，每個組成元素的「上」或「下」的解釋都參考圖式進行描述。在圖式中，每個組成元素的大小可能為了便於解釋而誇大，並不代表實際尺寸。
第1圖至第4圖為說明依據本發明實施例中基板上形成薄膜圖案之過程的圖式。參考第1圖，油墨組成物塗佈在滾輪100上。即是，油墨組成物層200係形成在滾輪100的外圍表面上。滾輪100包括滾輪主體110和覆層130。滾輪主體110繞旋轉軸120而轉動。覆層130係設置在滾輪主體110的外圍表面上。覆層130可由例如聚二甲基矽氧烷的材料所形成。
油墨組成物噴灑以塗佈在滾輪主體110的外圍表面上。油墨組成物包括基礎聚合物、增黏劑、載體溶劑、印刷溶劑、交聯劑以及著色劑。基礎聚合物、增黏劑、載體溶劑、印刷溶劑、交聯劑以及著色劑係均勻地混合。每個成分的特性和組成都與上述的油墨組成物相同。
油墨組成物均勻地噴灑塗佈在覆層130的外圍表面上。油墨組成物的黏度由於載體溶劑而減小，從而油墨組成物可均勻地塗佈在覆層130的外周表面上而成為非常薄的厚度。
然後，油墨組成物層200中所包括的載體溶劑蒸發並去除。滾輪100在印刷板300上滾動。印刷板300包括印刷圖案310。油墨組成物層200與印刷圖案310接觸並以印刷圖案310圖案化。因此，初始圖案201形成在覆層130的外圍表面上。
初始圖案201具有與印刷圖案310相反的形狀。即是，與印刷圖案310接觸的油墨組成物層200的部分202去除，從而可形成初始圖案201。
參考第2圖，當初始圖案201形成之後，滾輪100在基板400上滾動。基板400可由玻璃、塑膠或矽所形成。且，基板400包括蝕刻層410。蝕刻層410可為金屬層。
初始圖案201轉移到基板400。即是，初始圖案201與蝕刻層410接觸並黏附至基板400。詳細地，初始圖案201係配置在蝕刻層410上。當載體溶劑蒸發並揮發去除時，載體溶劑和覆層130之間的黏附強度降低。因此，初始圖案201可容易地黏附至基板400。
然後，初始圖案201透過熱處理而硬化，從而遮罩圖案203可在基板400上形成。初始圖案201可在140-160℃進行約3分鐘的熱處理。然後，初始圖案201可在190-210℃進行約3分鐘附加的熱處理。
參考第3圖，蝕刻層410係使用作為蝕刻遮罩的遮罩圖案203來進行圖案化。因此，薄膜圖案420係形成在基板400上。為了圖案化蝕刻層410，可使用蝕刻溶液或蝕刻氣體。又，蝕刻溶液或蝕刻氣體關於蝕刻層410可具有相對較大的選擇性。
參考第4圖，當透過圖案化蝕刻層410形成薄膜圖案420之後，遮罩圖案203透過電漿而去除。在本發明實施例中，當蝕刻層410利用滾動印刷製程而不是微影蝕刻製程圖案化時，可簡單地形成薄膜圖案420。尤其，依據本實施例的滾動印刷製程不需要曝光製程。因此，半導體裝置和LCD裝置或有機電致發光顯示裝置的TFT陣列基板可輕易地透過滾動印刷製程來製造。
又，由依據本實施例的油墨組成物所形成的有機薄膜，如遮罩圖案203展現了增進的耐熱性、抗酸性和剝離強度特性。即是，如遮罩圖案203的有機薄膜具有增進的化學特性。
又，遮罩圖案203用作圖案化蝕刻層410的遮罩。當蝕刻層410經蝕刻時，遮罩圖案203具有關於用於蝕刻蝕刻層410的蝕刻溶液或電漿的耐用性。因此，遮罩圖案203的部分從蝕刻層410拆離或不從蝕刻溶液去除。因此，蝕刻層410係圖案化為所需的薄膜圖案420，並且缺陷圖案不會形成在基板400上。結果，依據本實施例的油墨組成物和使用油墨組成物的滾動印刷製程可形成更精確和細微的圖案，而可防止如圖案短路的缺陷圖案。
在上述實施例中，已描述形成遮罩圖案以圖案化蝕刻層的製程。然而，本發明並不限於此，且油墨組成物可用於形成構成半導體裝置或LCD裝置的保護層或絕緣層的圖案，而不是遮罩圖案。
儘管實施例已顯示和描述出來，對於本領域的技術人員而言，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。例如，本實施例中所揭露的每個組成都可改進或改變。因此，本發明的範圍僅由所附申請專利範圍及其等效內容所確定。
[實驗示例]
約12.5wt%的酚基之酚醛清漆，約12.5wt%的丙烷-1,2,3-三元醇松香酯，約66wt%的甲醇，約7wt%的碳酸丙烯酯，約1.5wt%的三聚氰胺和約0.5wt%的著色劑係均勻混合以形成油墨組成物#1。然後，初始圖案#1利用滾動印刷製程使用油墨組成物#1形成在鋁層上。初始圖案#1在大約200℃的溫度下熱處理大約3分鐘，進而形成遮罩圖案#1。
[比較示例]
在實驗示例中，丁基羥基甲氧苯以相同的比例混合替代丙烷-1,2,3-三元醇松香酯，從而形成油墨組成物#2。另外，與遮罩圖案#1具有相同形狀的遮罩圖案#2以相同的條件在實驗示例中形成。
第5圖和第6圖分別說明了當遮罩圖案#1和#2曝露於MA-S01B之後，遮罩圖案#1 204和遮罩圖案#2 205的狀態，即是，利用東友化學精密有限公司的蝕刻溶液來蝕刻鋁層。參考第5圖和第6圖，曝露在蝕刻溶液的遮罩圖案#2 205的寬度CD2小於在相同條件中曝露的遮罩圖案#1 204的寬度CD1。又，在遮罩圖案#2 205中產生損壞D，從而依據比較示例，在鋁薄膜圖案中可能產生短路。相反的，遮罩圖案#1 204中沒有產生損壞，從而不會在鋁薄膜圖案中產生短路。
如以上所述依據本實施例的油墨組成物，包括松香酯為基之增黏劑。因此，增黏劑交聯聚合物和低聚物，從而可提高由油墨組成物所形成的有機薄膜的耐熱、抗酸和剝離強度特性。
因此，遮罩圖案係使用依據本實施例的油墨組成物形成在基板上。又，薄膜圖案可使用遮罩圖案形成在基板上，從而可減少薄膜圖案的缺陷。即是，可防止基板上所形成之佈線的短路。
此外，有機薄膜圖案可直接使用依據本實施例的油墨組成物形成在基板上。因此，有機薄膜圖案可用作裝置的組成部分。
100．．．滾輪
110．．．滾輪主體
120．．．旋轉軸
130．．．覆層
200．．．油墨組成物層
201．．．初始圖案
202．．．部分
203．．．遮罩圖案
204．．．遮罩圖案#1
205．．．遮罩圖案#2
300．．．印刷板
310．．．印刷圖案
400．．．基板
410．．．蝕刻層
420．．．薄膜圖案
CD1．．．寬度
CD2．．．寬度
D．．．損壞
所附圖式其中提供關於本發明實施例的進一步理解並且結合與構成本說明書的一部份，說明本發明的實施例並且與描述一同提供對於本發明實施例之原則的解釋。圖式中：
第1圖至第4圖為說明依據本發明實施例中基板上形成薄膜圖案之過程的圖式；
第5圖為說明依據實施例中遮罩圖案#1曝露於蝕刻溶劑之狀態的圖式；以及
第6圖為說明依據比較示例中遮罩圖案#2曝露於蝕刻溶劑之狀態的圖式。
100．．．滾輪
110．．．滾輪主體
120．．．旋轉軸
130．．．覆層
200．．．油墨組成物層
201．．．初始圖案
202．．．部分
300．．．印刷板
310．．．印刷圖案
Claims (6)
- 一種用於滾動印刷製程之油墨組成物，該油墨組成物包括：聚合物或低聚物；依據一化學式的一松香酯為基之增黏劑，該松香酯為基之增黏劑在該聚合物或該低聚物中形成交聯；以及一溶劑，其中該化學式為
- 依據申請專利範圍第1項所述的油墨組成物，包括具有一顏色的一著色劑。
- 依據申請專利範圍第1項所述的油墨組成物，包括一交聯劑，該交聯劑係為三聚氰胺衍生物，而該交聯劑以0.5-3wt%的比例混合。
- 一種於基板上形成圖案的方法，該方法包括：在一滾輪的一外圍表面上形成一油墨組成物層，其包括聚合物或低 聚物、依據一化學式的一松香酯為基之增黏劑以及一溶劑，其中該松香酯為基之增黏劑在該聚合物或該低聚物中形成交聯；藉由滾動其上形成有一印刷圖案的一印刷板上的該滾輪而在該滾輪的該外圍表面上形成一初步圖案；以及藉由滾動該滾輪而允許該初步圖案黏附至該基板，該滾輪上該初步圖案係形成在該基板上，其中該化學式為
- 依據申請專利範圍第4項所述的方法，進一步包括對黏附有該初步圖案的該基板進行熱處理。
- 依據申請專利範圍第4項所述的方法，其中該基板包括一蝕刻層，並且該方法進一步包括使用作為一遮罩的該初步圖案來蝕刻該蝕刻層。
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